51单片机交通灯系统设计

---word.zl题目学院:信息科学与工程学院专业:自动化学号:学生:指导教师:日期:---word.zl单片机交通信号灯控制系统设计一、设计目的与意义1、通过用51单片机控制交通灯的课程设计，熟练51单片机的编程方法。2、通过本课程的设计，进一步掌握I/O接口设计和常用程序设计技术，掌握单片机控制系统的设计的一般方法，能根据系统设计要求，完成应用系统的硬件和软件设计。3、通过本课程设计将理论用于实践，提高动手能力。二、设计容和要求交通灯控制系统控制东西、南北两个方向信号灯，每个方向设置两组红绿灯，红灯制止通行，绿灯允许通行。每个方向的通行时间各由两位LED数码显示，通行时间可设置，绿灯向红灯转换前绿灯闪烁三次共3秒钟，红灯向绿灯过渡时不闪烁。系统上电时的初始状态为东西、南北两个方向均为红灯，持续2秒后为东西方向绿灯，南北方向红灯，之后以定时方式控制两个方向的汽车轮流通行。三、常见交通信号灯系统概述：交通信号灯是交通信号中的重要组成局部，是道路交通的根本语言。交通信号灯由红灯〔表示制止通行〕、绿灯〔表示允许通行〕、黄灯〔表示警示〕组成。绿灯信号是准许通行信号。按?交通平安法实施条例?规定：绿灯亮时，准许车辆、行人通行，但转弯的车辆不准阻碍被放行的直行车辆和行人通行。红灯信号是绝对制止通行信号。红灯亮时，制止车辆通行。右转弯车辆在不阻碍被放行的车辆和行人通行的情况下，可以通行。红灯信号是带有强制意义的禁行信号，遇此信号时，被禁行车辆须停在停顿线以外，被禁行的行人须在人行道边等候放行；机动车等候放行时，不准熄火，不准开车门，各种车辆驾驶员不准离开车辆；自行车左转弯不准推车从路口外边绕行，直行不准用右转弯方法绕行。黄灯亮时，已越过停顿线的车辆，可以继续通行。黄灯信号的含义介于绿灯信号和红灯信号之间，既有不准通行的一面，又有准许通行的一面。黄灯亮时，警告驾驶人和行人通行时间已经完毕，马上就要转换为红灯，应将车停在停顿线后面，行人也不要进入人行横道。但车辆如因距离过近不便停车而越过停顿线时，可以继续通行。已在人行横道的行人要视来车情况，或尽快通过，或原地不动，或退回原处。本设计为了简便起见，将黄灯取消，使用红灯的闪烁代替。四、系统硬件设计方案主控芯片选择intel的8051单片机,此单片机有32个I/O口,2个定时器,5个中断源,4KB的片上ROM,128Bytes的片上RAM。使用4对红绿LED灯作为4个方向的信号灯，每个LED接一个1k的限流电阻，共阳极接法。通过单片机的P0口控制LED的状态。使用4对8位的数码管作为时间显示设备，每个方向一对，可以显示0~99s的倒计时时间。使用单片机的P1口作为数码管的段码输出端，P2口作为数码管的位选端。整个数码管使用动态显示技术驱动。为了实现时间的可控，使用拨码开关作为外部输入设备，调节时间，将拨码开关接到单片机的P3口，由于是8位，故可以选择2^8=256个状态，等待时间的围为0~99s,故使用拨码开关的调节围足够。整个系统的电源使用线性电源LM7805，其驱动电流可达1A，为了减少电源输出的高频信号，可在其输出端并联几个电容。五、原理图设计硬件设计框图：最小系统原理图：51单片机的最小系统包括时钟电路和复位电路，如图：电源电路：在LM7805的输出端并联10uf、0.1uf两个电容，大电容用来储能，小电容用来滤波。交通灯电路图：每个方向有红灯、绿灯两个信号灯，信号灯为共阳极接法，每个灯接一个限流电阻，如图：倒计时显示电路：每个方向有两个8位数码管，显示0~99s的计时时间，使能端使用单片机的单个IO口控制，如图：拨码开关电路：将拨码开关的一端接到P3口，另一端接地，假设拨码开关翻开，会将单片机的IO口拉低，单片时机检测到这个状态。整个系统的电路图：六、软件设计方案为了使倒计时更为准确，使用定时器作为倒计时的基准时间，系统使用12M的晶振，定时器设置为5ms中断一次。设置开机初始化状态，信号灯全部为红灯，等待2秒后，东西方向绿灯，南北方向红灯，然后开场正常工作。每个方向的通行时间各由两位LED数码显示，通行时间可设置，绿灯向红灯转换前绿灯闪烁三次共3秒钟，红灯向绿灯过渡时不闪烁。软件设计流程图：七、程序及注释#include<reg51.h>//头文件#defineTUBE_DATAP0//端口定义段码输出端#defineLEDP1//LED控制端#defineTUBE_ENABLEP2//位码输出端#defineBOMAP3//拨码输入端#defineALL_OFF0xff//运算定义#defineRED1_ON0xfe#defineRED2_ON0xfd#defineRED3_ON0xfb#defineRED4_ON0xf7#defineGREEN1_ON0xef#defineGREEN2_ON0xdf#defineGREEN3_ON0xbf#defineGREEN4_ON0x7fcharset_time=0;//设定时间charrun_time=0;//实际运行倒计时时间bitLED_choose=0;//信号灯选择0为南北向1为东西向inttime_base=0;//时间基准计数器codeunsignedcharLED_num[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//段码//---------------------------------------voidsys_init(void)//系统初始化函数{TUBE_DATA=0xff;//端口初始化TUBE_ENABLE=0xff;LED=0xff;BOMA=0xff;TMOD=0x11;//定时器初始化TH0=0x3c;//定时5msTL0=0xb0;TR0=1;//定时器运行ET0=1;EA=1;//开中断LED=ALL_OFF&RED1_ON&RED2_ON&RED3_ON&RED4_ON;//信号灯初始状态while(time_base<400);//等待2s，time_base一个单位代表5mstime_base=0;LED_choose=1;//信号灯选择LED=ALL_OFF&RED1_ON&RED3_ON&GREEN2_ON&GREEN4_ON;//东西向亮绿灯，南北向亮红灯}//---------------------------------------voidboma_scan(void)//拨码设定时间{set_time=BOMA;//拨码设定时间if(set_time>99)set_time=99;//设定上下限elseif(set_time<10)set_time=10;}//---------------------------------------voidtube_display(void)//显示时间{staticbitchoose=0;//个位十位选择标志位if(choose)//显示个位{TUBE_DATA=LED_num[run_time%10];TUBE_ENABLE=0xaa;}else//显示十位DATA=LED_num[run_time/10];{TUBE_DATA=LED_num[run_time/10];TUBE_ENABLE=0x55;}choose=~choose;}//---------------------------------------voidmain(void)//主函数{sys_init();//系统初始化while(1){boma_scan();//拨码扫描}}//---------------------------------------voidPIT0(void)interrupt1//定时器0，信号灯控制、刷新时间{TH0=0x3c;//赋初值TL0=0xb0;time_base++;if(time_base%200==0)//1s{run_time--;//倒计时减1sif(time_base==1000)time_base=0;}if(LED_choose)//信号灯显示LED=ALL_OFF&RED1_ON&RED3_ON&GREEN2_ON&GREEN4_ON;elseLED=ALL_OFF&RED2_ON&RED4_ON&GREEN1_ON&GREEN3_ON;break;if(run_time<3)//红灯闪烁{switch(run_time){case2:if(LED_choose)LED=ALL_OFF&GREEN2_ON&GREEN4_ON;elseLED=ALL_OFF&GREEN1_ON&GREEN3_ON;break;case1:if(LED_choose)LED=ALL_OFF&RED1_ON&RED3_ON&GREEN2_ON&GREEN4_ON;elseLED=ALL_OFF&RED2_ON&RED4_ON&GREEN1_ON&GREEN3_ON;break;case0:if(LED_choose)LED=ALL_OFF&GREEN2_ON&GREEN4_ON;elseLED=ALL_OFF&GREEN1_ON&GREEN3_ON;run_time=set_time;//倒计时完毕，重新赋值LED_c